快速低切换开销的堆栈处理器架构研究与实现

为解决当前Forth堆栈处理器架构不支持多任务并发和事件实时响应等问题,提出一种快速低切换开销的Forth堆栈处理器架构。在现有Forth堆栈处理器架构的基础上,引入新的指令、定时器、中断机制以及采用多任务堆栈技术,使得该架构支持实时多任务的运行。实验结果表明,基于堆栈处理器架构的Forth实时多任务调度支持多任务运行,与当前基于寄存器处理器的Forth实时多任务调度相比,实时任务响应、任务上下文切换和最大关中断等时间均明显缩短。     

嵌入式Forth虚拟机架构的多任务调度算法设计与实现

针对嵌入式应用领域对操作系统在重构、扩展、移植、交互、安全、高效等方面日趋苛刻的现实需求及Forth系统所固有的特性,采用Forth虚拟机技术,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统关键技术进行探索,提出一种具有良好扩展和移植特性、高效精简的基于Forth虚拟机架构的嵌入式多任务操作系统调度算法。该算法采用了以Forth虚拟机指令同步的协同式多任务调度机制,缩短了任务切换时间,将上下文切换操作简化为只需保存数据堆栈指针。实验结果表明,基于Forth虚拟机架构的多任务调度算法发挥了Forth系统所固有的特性,针对特定应用,提高了效率,适合资源有限的嵌入式环境。     

嵌入式Forth操作系统实时调度算法研究

针对目前嵌入式Forth操作系统中缺乏实时调度机制的问题,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统中多任务调度的关键技术进行了研究。采用Forth虚拟机技术,新定义了一种中断任务类型来处理实时突发事件,并给出了一种新的任务调度算法来调度 Forth系统中终端任务、后台任务以及中断任务顺利运行。实验结果表明,改进后的 Forth 系统能够通过实时调度处理突发事件,并且实时响应度高,尤其适用于对实时性有要求的嵌入式环境中,以满足日趋复杂的嵌入式环境对高效操作系统和 Forth 技术的应用需求。     

嵌入式Forth操作系统多任务空间复用算法

针对现有嵌入式Forth操作系统多任务空间无法复用且多任务管理仅支持任务创建的问题,提出一种基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统多任务空间复用算法。将任务控制块作为空闲任务映像分区链表头结点,利用任务控制块中的链接地址变量维护系统删除的后台任务映像,且仅需修改一个用户变量指针即可实现任务映像空间的回收和重分配。实验结果表明,该算法在保证Forth系统稳定及其固有特性的同时,提高了Forth系统内存资源利用率,适用于资源有限的嵌入式环境。     

基于Forth虚拟机的嵌入式多任务操作系统体系架构研究

面对越来越复杂的嵌入式应用需求以及当今嵌入式操作系统研究领域亟待解决的重构、移植、维护、可信、多核、众核等诸多难题,采用Forth虚拟机技术,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统关键技术进行探索,提出一种具有良好扩展和移植特性、高效精简的基于Forth虚拟机的嵌入式多任务操作系统体系架构。该架构采用分类存储映射、Forth向量定义和用户变量分离,实现了代码共享和多任务管理。实验结果表明,基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统在发挥Forth系统固有特性的同时,减少了资源占用,提高了系统的灵活性及运行效率。     

基于Forth虚拟机的嵌入式多核任务调度研究

由于传统多核任务调度系统对于突发事件的处理,都是基于CPU进行调度的,严重影响了操作系统中任务切换的实时性.于是提出一种基于Forth虚拟机架构的嵌入式多核任务调度系统.为了保证Forth操作系统兼容轮询调度,根据突发事件创建中断任务,并与相应的任务执行程序建立连接.依据中断、终端和后台三种任务间的关联构建循环链表.最后,当突发事件触发中断任务就绪后,Forth系统将调度中断任务去执行突发事件,当中断任务程序运行完毕后,系统继续执行当前任务,执行到原语pause时,当前任务的用户变量将寻找下一任务的TCB首地址,直到所有任务执行完毕.实验结果表明,改进后的Forth虚拟机操作系统响应速度良好,不受任务数量影响,且系统等待时间明显降低,说明所设计的Forth虚拟机操作系统具有良好的多核任务调度性能.     

一种高速实时多任务数据采集系统设计

针对实时多任务数据采集系统的任务调度和时间调度提出了自己的实现策略,给出了一种基于ARM9(S3C2440A)和μC/OS-Ⅱ操作系统平台的实时多任务数据采集系统的设计实现方法;在满足实时多任务数据采集系统对实时性和快速性要求的基础上,实现了数据的多通道实时并行采集和单通道实时采集,并对μC/OS-Ⅱ操作系统进行了适应性改造,对出厂Bug进行了修正.     

基于ARM嵌入式牙椅控制系统的设计与实现

文章论述了基于ARM嵌入式技术的牙椅控制系统.系统硬件电路以32位ARM处理器S3C44B0X作为核心,通过SPI与ATmega16芯片通信,构成双CPU模块协同控制.软件以嵌入式uC/OS-II操作系统作为实时多任务内核,设计了7个功能任务,并通过信号量进行各任务通信.实验证明该牙椅控制系统具有良好的可靠性、通用性、实时性、可扩展性和较高的性价比,很好地满足了口腔疾病的诊疗需求.     

嵌入式实时多任务操作系统VRTX/OS

<正>随着计算机技术的不断发展,工控领域不断扩大,工业现场对实时性的要求越来越高,高技术产业、传统工业的改造都迫切需要具有实时特点的软硬件系统.国际上通常通过使用实时多任务操作系统来进行实时系统的开发,既提高了系统的可靠性,又大大降低了开发费用,缩短了开发周期.国内大量的实时软件仍处于开发者自己编写的状况,因而有必要了解和使用一些成熟的实时多任务操作系统.通常说,实时操作系统具有快速处理在时间上异步出现的事件的能力,多任务操作系统是多个活动或进程在不相互影响下同时运行的系统.几个任务活动能够同时运行、并且在时间上每个精确定时的系统称为实时多任务操作系统.     

基于μC/OS-Ⅲ的供电保护数据采集处理系统设计

针对供电监测保护设备多任务、实时性的要求,以Cortex-M3内核的芯片为硬件基础,基于μC/OS-Ⅲ操作系统,设计了一种低压供电保护数据采集与处理系统,软件系统中应用任务划分为数据采集处理、数据通信、数据显示、数据存储4个任务,应用任务和系统任务以独有的任务信号量实现同步,内存资源的共享以互斥信号量方式实现管理.通过μC/Probe对系统运行进行检测,结果显示系统CPU运行率高、内存使用率高,系统CPU利用率可达到59％,应用任务的堆栈利用率超过60％,数据处理任务占任务总运行时间的55.9％.经测试,系统能稳定运行,实时测量、传输、显示、记录电力系统的电压、电流值,为供电系统保护和运行提供保障.     

μC/OS-Ⅱ内核在FPGA上的硬件化设计与实现

针对操作系统内核占用系统资源的问题,提出了一种新的实时操作系统设计与实现方法。在仔细研究了μC/OS-II后,改进了原μC/OS-II的TCB模块,配合多任务调度状态机构成的硬件调度系统替代了软调度系统,提高了多任务调度性能并将改进的系统内核在FPGA上硬件化。通过修改51内核,设计了多任务映射的堆栈区,解决了51系列微控制器堆栈过小无法运行多任务的问题。     

Achieving scalability in real-time systems

Running real-time applications with a variable-speed processor can result in scheduling anomalies and permanent overloads. A proposed computational model varies task response times continuously with processor speed, enabling the system to predictably scale its performance during voltage changes. Mutually exclusive resources and nonpreemptive code can generate scheduling anomalies in a processor with dynamic voltage scaling, causing tasks to increase their response times when the processor runs at higher speeds. Even worse, decreasing the speed can cause a permanent overload that degrades system performance in an uncontrolled fashion. Such problems can be efficiently handled through a set of kernel mechanisms, including cyclic asynchronous buffers and elastic scheduling that let system designers scale the performance of real-time applications as a function of processor speed. As successfully done in the SHaRK kernel, both CABs and elastic scheduling can be easily implemented on top of any real-time operating system, as a middleware layer, and they should be included in current standards to develop embedded systems with real-time and energy requirements.     

优先级周期性互换的实时调度算法

针对实时多任务调度时低优先级任务的延迟问题,提出了一种优先级周期性互换的静态优先级调度算法。该方法以固定的时间片为周期,对多任务系统中的某两个不同优先级的独立性任务,周期性地互换它们的优先级级别,在保证较高优先级任务的执行时间的前提下,使得较低优先级的任务有机会尽快执行,以缩短其执行过程中的延迟时间。所提方法能有效解决低优先级任务的实时性问题,从而提高实时多任务系统的整体控制性能。     

UC／OS-II操作系统内核的改进

UC／OS—II是一种针对嵌入式设计的实时多任务操作系统，采用基于优先级的占先式任务调度算法，虽然效率高但比较单调。在实现TCP/IP协议中，这种内核调度方法对Intemet服务进程显得不适应。本文分析了UC／OS—II和Linux操作系统内核任务调度算法，在此基础上提出了一种改进UC／OS-II内核的方法，使其更适合于在嵌入式中实现Intemet服务。     

基于嵌入式操作系统的数字音频播放器优化控制

当前,数字音频技术快速发展,高速性和高性能成为数字音频处理技术面临的一个重要问题,结合ARM处理器和uC/OS-II操作系统能够全方面的提高其处理速度和性能。以32位的STM32处理器作为数字音频播放系统的控制和管理单元,控制文件的读取,芯片的解码以及LCD显示。通过ARM7处理器上移植uC/OS-II操作系统来实现统一的任务调度和外围设备管理,能更加优化控制处理器的处理机制,且任务的优先级的设定,解决了各个任务之间的冲突问题,有效的提高处理速度和性能。     

VxWorks 实时操作系统在无线通信设备中的应用

描述了将实时操作系统应用到无线通信领域，利用了VxWorks优异的实时性和多任务调度机制，实现了信令板对各个电路的实时控制，给出了基于VxWorks的实时控制软件设计与开发的过程。最后对该系统进行了性能测试分析并与以前的单任务控制系统进行了性能比较，充分说明了VxWorks实时操作系统被应用于无线通信领域中的优异性。     

Feasible processor allocation in a Hard-Real-Time environment

Consider the problem of scheduling a set of preemptible tasks in one or more processor systems. The task system consists of a set of independent tasks or a task set with precedence relations. Each task is characterized by execution time and deadline. This article presents scheduling algorithms that guarantee all time constraints. These algorithms are so easy to implement that they can be used in real-time operating systems. An overview is given for the different feasible scheduling algorithms of some task and processor systems.     

实时异构系统中的积极复制容错调度算法

在设计实时异构系统中的容错调度算法时,既要考虑到实时性的约束,又要最大化系统的可靠性.此外,异构系统中的并行应用调度问题已经被证明了是NP完全问题.现有的容错调度算法大多采用复制技术来提升系统的可靠性,但是任务的多次执行会导致应用执行时间变长,系统实时性下降.为此,提出了一个基于积极复制技术的容错调度算法,该算法连续的复制任务集中对当前系统实时性影响最小的任务,然后将任务集中的所有任务调度至最早完成的处理器,用以在满足实时性约束的同时,提升系统的可靠性.实验表明,相比于同样着眼于实时异构系统的DB-FTSA算法,该算法在实时性约束严格的情况下,可靠性有较大提升.